Delineare lo sviluppo neuronale
Molti disordini neurologici sono associati alla perdita di neuroni e richiedono perciò nuovi trattamenti che permettano di compensare la funzione neuronale. A questo scopo, è necessario svolgere un’intensa attività di ricerca di base sui meccanismi biologici di questi disordini, per giungere a scoprire e a convalidare i trattamenti farmacologici. Gli studi clinici hanno dimostrato la fattibilità della terapia a base di cellule staminali nel cervello umano, tuttavia questo approccio non permette di interrompere completamente la progressione della malattia, forse a causa dello scarso attecchimento delle cellule somministrate. I progenitori neurali umani si sviluppano in neuroni elettrofisiologicamente maturi con velocità variabile e con una forte eterogeneità cellulare. Il progetto HND (Mechanisms of human neuronal development and functional integration in neural network), finanziato dall’UE, si proponeva di studiare i meccanismi chiave dello sviluppo neuronale umano, con l’obiettivo di chiarire il modo in cui i progenitori neurali umani si integrano funzionalmente nelle reti neurali. Avvalendosi di tecnologie di riprogrammazione cellulare, gli scienziati di HND hanno sviluppato modelli sperimentali basati su cellule staminali pluripotenti indotte, studiandone l’attività elettrofisiologica, la morfologia e trascrittoma. Il team ha definito cinque tipi elettrofisiologici di neuroni e ha scoperto forti correlazioni tra fisiologia del potenziale di azione, attività sinaptica, complessità dendritica ed espressione genetica. L’analisi del sequenziamento dell’RNA a livello della singola cellula ha rivelato geni che vengono espressi specificamente nei neuroni umani elettrofisiologicamente maturi, con una firma molecolare che ha permesso agli scienziati di identificare e isolare i neuroni funzionali. Nel complesso, il progetto HND ha condotto l’analisi su larga scala dei neuroni funzionali in base a un profilo molecolare specifico. Considerata la mancanza di metodi di identificazione dei neuroni funzionali maturi, l’approccio adottato faciliterà senza dubbio lo studio dei meccanismi biologici alla base delle patologie neurologiche e la convalida di trattamenti farmacologici e di terapie cellulari di ripristino.
